中国科学家成功破译牡丹基因组

洛阳牡丹基因组测序成果新闻发布

——中国科学家成功破译牡丹基因组,填补芍药科植物基因组研究空白

本网讯（记者 陈显萍）“洛阳牡丹甲天下”。有着“千年帝都、牡丹花城”美誉的洛阳一直是国内牡丹的研究和栽培中心,有着悠久的牡丹种植历史、丰富的牡丹种质资源和良好的牡丹产业基础,开展并应用基因研究,实现牡丹科研上的根源性创新,解决牡丹育种周期长、效率低等技术难题,将会大大促进洛阳牡丹产业的发展。

2014年12月,洛阳市人民政府、深圳华大基因签署协议,共同开展洛阳牡丹基因组学研究。主要任务是开展洛阳牡丹基因组测序和牡丹遗传多样性、洛阳牡丹分子育种研究。其中最重要、最基础和最核心的任务是牡丹基因组测序研究。

牡丹基因组极其复杂,达12.5 GB (约是人类基因组的4.5倍)。在华大基因和洛阳农林科学院双方的共同努力下,经过近三年的协作攻关,动用了包括国家银河超算在内的各种科研资源,应用世界最先进的第三代测序技术,先后完成了2.67 TB二代高通量数据,1.49 TB的第三代测序数据采集,结合759 GB约58×的Hi-C数据组装,在世界上被首次破译了牡丹基因组。

牡丹基因组的破译,在国际植物基因组研究上填补了芍药科植物基因组的空白,使这个来源于中国的花卉品种在世界基因研究领域完美亮相,在牡丹研究方面具有里程碑意义。总结此项研究成果,我们取得了三项世界领先。一是首次完成了牡丹基因组精细图的绘制,使“数字化牡丹”精彩呈现。完成牡丹基因组组装大小12.25 GB,拼接片段Contigs N50 = 128KB,基因组完整度98%,双端比对率98.8%,锚定染色体85%的基因组精细图谱,实现了超大基因组三代测序技术的完美组装。二是首次注释了65898个牡丹基因,使“定制化牡丹”成为可能。获取了包含牡丹花形、花色控制基因及与牡丹籽油合成相关的基因,为精准化牡丹分子育种提供了技术支撑。三是首次构建了牡丹基因组及表型数据库,使“信息化牡丹”触手可及。依托研究成果建设了牡丹基因组数据库,涵盖1000余份牡丹品种资源,从基因视野对牡丹进行分类、甄别,实现大数据查询应用。

牡丹基因组测序的完成,使洛阳牡丹科研全面迈进基因时代,标志着洛阳的牡丹科研水平达到了全球领先水平。基于此项研究成果,一是可以更加科学地做好牡丹品种资源的溯源、保护工作。利用基因研究成果,可以对全球牡丹资源在分子水平上加以甄别、归纳和整理,去伪存真,保证牡丹品种资源的准确性、科学性和一致性。同时对部分频临灭绝的珍奇牡丹资源进行异地活体保护和DNA资源保护,使洛阳成为全球牡丹品种资源类型最全、品种数量最多的资源保育中心。二是可以实现牡丹精准定向分子育种。通过基因组辅助技术,可以大大加快洛阳在观赏牡丹、油用牡丹、鲜切花牡丹、药用牡丹等方面的新品种培育速度,使洛阳成为全球牡丹品种培育中心、技术研发中心。三是可以加快牡丹产业化发展。通过大力开展牡丹基因组应用研究,全面推进洛阳牡丹生产的标准化、规模化发展,使洛阳成为全球牡丹产业发展中心。

责任朱瑞